WO2021192165A1

WO2021192165A1 - 電動式建設機械

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Publication number: WO2021192165A1
Application number: PCT/JP2020/013763
Authority: WO
Inventors: 祐太古川; 聖一木原; 高橋　究
Original assignee: 株式会社日立建機ティエラ
Priority date: 2020-03-26
Filing date: 2020-03-26
Publication date: 2021-09-30
Also published as: KR20220016967A; EP4129730A4; EP4129730A1; US20220259818A1; JPWO2021192165A1; CN113939422A; KR102594409B1; JP7182748B2

Abstract

電動式油圧ショベル（１）の上部旋回体（４）は、旋回フレーム（７）と、運転席（１０）と、電動モータ（１５）と、電動モータ（１５）によって駆動される油圧ポンプ（１７）と、オイルタンク（１８）と、電動モータ（１５）を含む電気機器と油圧ポンプ（１７）およびオイルタンク（１８）を含む油圧機器とを覆って旋回フレーム（７）に設けられた外装カバー（２０）とを備える。旋回フレーム（７）には、外装カバー（２０）の内部を電気機器室（２８）と油圧機器室（２９）とに仕切る仕切り部材（２５）が設けられ、電気機器室（２８）には、電気機器冷却ファン（３４）を有する電気機器冷却装置（３１）が設けられ、油圧機器室（２９）には、油圧機器冷却ファン（３７）を有する油圧機器冷却装置（３５）が設けられている。

Description

電動式建設機械

　本開示は、動力源として電動モータを備えた油圧ショベル等の電動式建設機械に関する。

　一般に、建設機械の代表例である油圧ショベルは、自走可能な下部走行体と、下部走行体上に旋回装置を介して旋回可能に搭載された上部旋回体と、上部旋回体の前側に設けられた作業装置とを備えている。近年では、地球温暖化、大気汚染を抑制する対策として、電動モータを動力源とする電動式油圧ショベルが実用化されている。この電動式油圧ショベルには、電動機器と油圧機器とが搭載されている。

　電動式油圧ショベルに搭載される電動機器は、動力源となる電動モータ、電動モータに対する給電を行うバッテリ、電動モータの動作を制御するインバータ等により構成されている。電動式油圧ショベルに搭載される油圧機器は、電動モータによって駆動され、各種の油圧アクチュエータに作動用の圧油を供給する油圧ポンプ、油圧ポンプに供給される作動油を蓄えるオイルタンク等により構成されている。これら電動機器および油圧機器は、作動時に熱を発生する。このため、電動式油圧ショベルには、熱交換器および冷却ファンを含む冷却装置が搭載され、冷却装置によって電動機器および油圧機器を冷却している。

　このような電動式油圧ショベルとして、上部旋回体の左側に運転席が配置され、上部旋回体の右側にバッテリを除く電気機器、油圧機器、熱交換器等が配置され、上部旋回体の後側にバッテリが配置されたものが提案されている。この従来技術による電動式油圧ショベルは、上部旋回体に仕切り板が設けられ、この仕切り板によって、電気機器および油圧機器が収容された機械室と、バッテリが収容されたバッテリ室とが仕切られている。機械室には冷却ファンが設けられ、この冷却ファンによる冷却風によって電気機器や油圧機器が冷却される。これにより、電気機器や油圧機器から発生した熱がバッテリに伝わるのを防止でき、バッテリの周囲を適正な温度に保つことができる（特許文献１参照）。

国際公開第２０１１／１０２０４２号

　従来技術による電動式油圧ショベルは、電気機器と油圧機器とが同一の空間（機械室）内に収容され、機械室内に供給される冷却風によって一緒に冷却される。しかし、電動モータおよびインバータ等の電気機器が使用されるときの温度（使用温度帯）と、油圧ポンプおよびオイルタンク等の油圧機器が使用されるときの使用温度帯とは異なっている。このため、機械室内に供給される冷却風によって電気機器と油圧機器とが一緒に冷却される構造では、電気機器と油圧機器とを同時に効率良く冷却することが困難である。

　本発明の目的は、車体に搭載された電気機器と油圧機器とを、それぞれ効率良く冷却することができるようにした電動式建設機械を提供することにある。

　本発明の一実施形態は、自走可能な車体と、前記車体に設けられた作業装置とを有し、前記車体は、前側に前記作業装置が取付けられた車体フレームと、前記車体フレーム上に設けられた運転席と、前記運転席から前記車体の左右方向の一側に離間して前記車体フレーム上に設けられ、電源からの給電により作動する電動モータと、前記電動モータによって駆動され前記作業装置に作動油を供給する油圧ポンプと、前記作業装置に供給される作動油を貯溜するオイルタンクと、前記電動モータを含む電気機器と前記油圧ポンプおよび前記オイルタンクを含む油圧機器とを覆って前記車体フレームに設けられた外装カバーとを備えてなる電動式建設機械において、前記車体フレームには、前記外装カバーの内部を前記電気機器が収容される電気機器室と前記油圧機器が収容される油圧機器室とに仕切る仕切り部材が設けられ、前記電気機器室には、電気機器冷却ファンを有し前記電気機器を冷却する電気機器冷却装置が設けられ、前記油圧機器室には、油圧機器冷却ファンを有し前記油圧機器を冷却する油圧機器冷却装置が設けられていることを特徴としている。

　本発明の一実施形態によれば、電気機器室に収容された電気機器は、電気機器冷却装置によって冷却され、油圧機器室に収容された油圧機器は、油圧機器冷却装置によって冷却される。従って、電気機器と油圧機器とを、個別の冷却装置によって別々に冷却することができ、電気機器と油圧機器とを、それぞれ効率良く冷却することができる。

実施形態による電動式油圧ショベルを示す右側面図である。電動式油圧ショベルの左側面図である。上部旋回体を下面側から見た下面図である。旋回フレームに仕切り部材を取付けた状態を示す斜視図である。旋回フレームに仕切り部材と隔壁を取付けた状態を示す斜視図である。旋回フレームに仕切り部材、第２の仕切り部材、電動モータ、ラジエータ、インバータ、電気機器冷却ファン等を取付けた状態を示す斜視図である。作業装置、カウンタウエイト、右後外装カバー、右前外装カバー等を取外した上部旋回体の右側面図である。作業装置、カウンタウエイト、右後外装カバー、右前外装カバー、隔壁等を取外した上部旋回体の平面図である。作業装置、カウンタウエイト、右後外装カバー、右前外装カバー、隔壁等を取外した上部旋回体の背面図である。

　以下、電動式建設機械の実施の形態について、クローラを備えた電動式油圧ショベルを例に挙げ、図１ないし図９を参照しつつ詳細に説明する。なお、実施形態では、油圧ショベルの走行方向を前後方向とし、油圧ショベルの走行方向と直交する方向を左右方向として説明する。

　図１および図２において、電動式建設機械の代表例である電動式油圧ショベル１は、前後方向に自走可能なクローラ式の下部走行体２と、下部走行体２上に旋回装置３を介して旋回可能に搭載された上部旋回体４とを備えている。電動式油圧ショベル１の車体は、下部走行体２と上部旋回体４とにより構成されている。下部走行体２の前側には、ブレード（排土板）５が上下方向に回動可能に設けられ、このブレード５を用いて排土作業等が行われる。上部旋回体４の前側には、スイング式の作業装置６が設けられ、この作業装置６を用いて土砂の掘削作業等が行われる。

　スイング式の作業装置６は、後述する旋回フレーム７の前側に左右方向に揺動可能に設けられたスイングポスト６Ａと、スイングポスト６Ａに回動可能に取付けられたブーム６Ｂと、ブーム６Ｂの先端に回動可能に取付けられたアーム６Ｃと、アーム６Ｃの先端に上下方向に回動可能に取付けられたバケット６Ｄとを含んで構成されている。また、作業装置６は、スイングポスト６Ａを揺動させるスイングシリンダ６Ｅと、ブーム６Ｂを回動させるブームシリンダ６Ｆと、アーム６Ｃを回動させるアームシリンダ６Ｇと、バケット６Ｄを回動させるバケットシリンダ６Ｈとを備えている。

　上部旋回体４は、下部走行体２に旋回装置３を介して旋回可能に搭載され、下部走行体２上で旋回動作を行う。上部旋回体４は、後述する旋回フレーム７と、運転席１０と、キャノピ１３と、カウンタウエイト１４と、電動モータ１５と、油圧ポンプ１７と、バッテリ１９と、外装カバー２０とを含んで構成されている。

　車体フレームとしての旋回フレーム７は、上部旋回体４のベースを構成している。旋回フレーム７は、旋回装置３を介して下部走行体２上に取付けられ、旋回フレーム７の前側には、作業装置６が取付けられている。

　図４ないし図６に示すように、旋回フレーム７は、底板７Ａと、左縦板７Ｂおよび右縦板７Ｃと、左サイドフレーム７Ｄと、右サイドフレーム７Ｅとを含んで構成されている。底板７Ａは、前後方向に延びる厚肉な鋼板からなり、左右方向の中央部に位置して前後方向に延びている。左縦板７Ｂおよび右縦板７Ｃは、底板７Ａ上に立設され、左右方向で対面しつつ前後方向に延びている。左サイドフレーム７Ｄは、底板７Ａおよび左縦板７Ｂから左側方に張出す左張出しビーム７Ｄ１の先端に固定され、前後方向に延びている。右サイドフレーム７Ｅは、底板７Ａおよび右縦板７Ｃから右側方に張出す右張出しビーム７Ｅ１の先端に固定され、円弧状に湾曲しつつ前後方向に延びている。

　左縦板７Ｂと右縦板７Ｃとの間隔は、後側から前側に向けて小さくなり、左縦板７Ｂおよび右縦板７Ｃの前端には円筒状の支持筒体７Ｆが設けられている。支持筒体７Ｆには、作業装置６のスイングポスト６Ａが左右方向に揺動（スイング）可能に支持されている。旋回フレーム７の前後方向の中間部には、左右方向に延びる横板７Ｇが設けられている。横板７Ｇは、底板７Ａ上に立設され、左縦板７Ｂの後端と右縦板７Ｃの後端との間を連結している。旋回フレーム７の後側には、バッテリ１９を取付けるためのバッテリ取付枠７Ｈが設けられている。バッテリ取付枠７Ｈは、Ｃ字型に屈曲した枠体として形成され、横板７Ｇの後側に位置して底板７Ａ上に立設されている。

　左縦板７Ｂの左側には、Ｌ字型に屈曲したフロア支持部材７Ｊが設けられている。フロア支持部材７Ｊは、左サイドフレーム７Ｄ上に一定の間隔をもって配置され、後述のフロア部材８を支持する。右縦板７Ｃと右張出しビーム７Ｅ１との間には、前後に離間して一対のタンク支持部材７Ｋが設けられている。一対のタンク支持部材７Ｋは、右縦板７Ｃから右サイドフレーム７Ｅに向けて右側方へと延びている。タンク支持部材７Ｋの下側には、スイングシリンダ６Ｅが配置され、タンク支持部材７Ｋの上側には、後述のオイルタンク１８が支持される。バッテリ取付枠７Ｈの右側には、前後に離間して一対のモータ支持部材７Ｌが設けられている。モータ支持部材７Ｌは、電動モータ１５を支持する。

　図３に示すように、旋回フレーム７の底板７Ａと左サイドフレーム７Ｄとの間には、左アンダカバー７Ｍが設けられている。旋回フレーム７の底板７Ａと右サイドフレーム７Ｅとの間には、右アンダカバー７Ｎが設けられている。底板７Ａの後側には、後述するフレーム側電気機器室冷却風導入口３８の中央導入口３８Ａが形成されている。左アンダカバー７Ｍには、後述の左側導入口３８Ｂが設けられ、右アンダカバー７Ｎには、後述するフレーム側油圧機器室冷却風導入口３９の前側導入口３９Ａおよび後側導入口３９Ｂが設けられている。

　フロア部材８は、旋回フレーム７のフロア支持部材７Ｊに取付けられ、旋回フレーム７の左前側に配置されている。フロア部材８は、旋回フレーム７の左前部から前後方向の中央部までの範囲に水平に延びて配置され、運転席１０に座ったオペレータの足場を形成している。運転席台座９は、フロア部材８の後側に位置して旋回フレーム７の左側に設けられている。運転席台座９は、フロア部材８の後端から上方に立ち上がる立上り部９Ａと、立上り部９Ａの上端から後方へと延びる水平な台座部９Ｂと、台座部９Ｂの後端から斜め上方へと延びる背板部９Ｃとを含んで構成されている。

　運転席１０は、旋回フレーム７上に配置された運転席台座９に取付けられている。運転席１０はオペレータが座るものである。運転席１０の前側には、下部走行体２の走行方向を操作する左右の走行用レバー・ペダル１１（左側のみ図示）が設けられている。運転席１０の左右両側には、旋回装置３および作業装置６を操作するための左右の作業用操作レバー１２が設けられている。フロア部材８および運転席１０の上側は、４柱式のキャノピ１３によって覆われている。

　カウンタウエイト１４は、運転席１０の後側に位置して旋回フレーム７の後端に設けられている。カウンタウエイト１４は、作業装置６との重量バランスをとっている。カウンタウエイト１４の外周面は、左右方向の中央部が後方に突出した円弧状をなしている。これにより、上部旋回体４が旋回したときに、カウンタウエイト１４の外周面は一定の旋回半径内に収まる構成となっている。カウンタウエイト１４は、バッテリ１９を後方から覆っている。

　電動モータ１５は、運転席１０から右側（上部旋回体４の左右方向の一側）に離間して旋回フレーム７に設けられている。電動モータ１５は、電動式油圧ショベル１の動力源を構成し、バッテリ１９からの給電によって作動することにより、油圧ポンプ１７を駆動する。電動モータ１５は、後述する電気機器室２８内に収容され、出力軸（図示せず）が前後方向に延びた状態で、旋回フレーム７のモータ支持部材７Ｌに、マウント部材１５Ａを介して支持されている。

　インバータ１６は、電動モータ１５の上側に位置して後述の仕切り部材２５に取付けられている。インバータ１６は、バッテリ１９から電動モータ１５に供給される駆動電圧を制御することにより、電動モータ１５の作動を制御する。インバータ１６および電動モータ１５は電気機器を構成し、後述の電気機器室２８内に収容されている。ここで、電動モータ１５およびインバータ１６には、それぞれ冷却水が循環するウォータジャケット（いずれも図示せず）が設けられ、このウォータジャケットには後述の冷却水ポンプ３３が接続されている。

　油圧ポンプ１７は、電動モータ１５の前側に取付けられている。油圧ポンプ１７は、電動モータ１５によって駆動されることにより、オイルタンク１８に貯留された作動油を加圧し、作動用の圧油として作業装置６のスイングシリンダ６Ｅ、ブームシリンダ６Ｆ、アームシリンダ６Ｇ、バケットシリンダ６Ｈ等の各種油圧アクチュエータに供給する。

　オイルタンク１８は、油圧ポンプ１７の前側に位置して旋回フレーム７の右前側に設けられている。オイルタンク１８は、図７および図８に示すように、上下方向に延びる箱型の容器として形成され、旋回フレーム７のタンク支持部材７Ｋに支持されている。オイルタンク１８には、各種油圧アクチュエータに供給される作動油が貯留されている。オイルタンク１８のうち後述の右前外装カバー２４と左右方向で対面する外側面１８Ａには、右前外装カバー２４から離れる方向に窪む凹窪部１８Ｂが設けられている。油圧ポンプ１７とオイルタンク１８とは油圧機器を構成し、後述する油圧機器室２９内に収容されている。

　バッテリ１９は、運転席１０の後側に位置して旋回フレーム７に搭載されている。バッテリ１９は電源を構成し、電動モータ１５に対して電力を供給（給電）する。バッテリ１９は、運転席台座９とカウンタウエイト１４との間に配置され、旋回フレーム７のバッテリ取付枠７Ｈ上に、マウント部材１９Ａを介して取付けられている。バッテリ１９は、後述するバッテリ室３０内に収容されている。

　外装カバー２０は、運転席１０の周囲を取り囲むように旋回フレーム７上に設けられている。外装カバー２０は、電動モータ１５、インバータ１６等を含む電気機器、油圧ポンプ１７、オイルタンク１８等を含む油圧機器、バッテリ１９等を、カウンタウエイト１４と共に覆っている。外装カバー２０は、図２に示す左後外装カバー２１と、左前外装カバー２２と、図１に示す右後外装カバー２３と、右前外装カバー２４とを含んで構成されている。

　左後外装カバー２１は、カウンタウエイト１４の左端から運転席１０の左側までの範囲に配置されている。左後外装カバー２１は、バッテリ１９等を左側方から覆っている。左前外装カバー２２は、左後外装カバー２１の前端から旋回フレーム７の左縦板７Ｂまでの範囲に配置されている。左前外装カバー２２は、例えばフロア部材８と旋回フレーム７の左サイドフレーム７Ｄとの間に配置されたコントロールバルブ等（図示せず）を左側方および前方から覆っている。

　右後外装カバー２３は、カウンタウエイト１４の右端から運転席１０の右側までの範囲に配置されている。右後外装カバー２３は、電動モータ１５、インバータ１６等の電気機器を右側方から覆っている。右前外装カバー２４は、右後外装カバー２３の前端から旋回フレーム７の右縦板７Ｃまでの範囲に配置されている。右前外装カバー２４は、右前下カバー２４Ａと、右前下カバー２４Ａ上に配置され上下方向に開閉可能となった右前上カバー２４Ｂとにより構成されている。右前下カバー２４Ａは、油圧ポンプ１７、オイルタンク１８等の油圧機器を右側方および前方から覆っている。右前上カバー２４Ｂは、油圧ポンプ１７、オイルタンク１８等の油圧機器を上方および前方から覆っている。

　仕切り部材２５は、運転席１０の右側に位置して旋回フレーム７上に設けられている。仕切り部材２５は、外装カバー２０の内部を、電気機器室２８と油圧機器室２９とに仕切っている。仕切り部材２５は、旋回フレーム７の前後方向の中間部に配置され、横板７Ｇの右側部位から右縦板７Ｃを跨いで右サイドフレーム７Ｅへと左右方向に延びている。ここで、仕切り部材２５は、右縦板７Ｃと右サイドフレーム７Ｅとの間に立設されたＬ字型の枠体２５Ａと、枠体２５Ａの内側に取付けられた板体２５Ｂとを含んで構成されている。仕切り部材２５の枠体２５Ａは、右後外装カバー２３の前端を、ヒンジ機構（図示せず）を介して開閉可能に支持している。仕切り部材２５の板体２５Ｂのうち、旋回フレーム７の底板７Ａと右縦板７Ｃとが交わる角部に対応する部位には、前後方向に貫通するポンプ挿通部２５Ｃが形成されている。このポンプ挿通部２５Ｃには、電動モータ１５の前側に接続された油圧ポンプ１７が挿通される構成となっている。

　第２の仕切り部材２６は、仕切り部材２５の後側に位置して旋回フレーム７上に設けられている。図６および図７に示すように、第２の仕切り部材２６は、上下方向および前後方向に延びる板体により形成され、バッテリ室３０と電気機器室２８との間を仕切っている。第２の仕切り部材２６は、バッテリ１９の右側に配置され、仕切り部材２５からカウンタウエイト１４に向けて後方に延びている。第２の仕切り部材２６は、バッテリ室３０に収容されたバッテリ１９に対し、電気機器室２８に収容された電動モータ１５、インバータ１６等からの熱を遮蔽する。

　第２の仕切り部材２６の上側部位には、角孔状の連通口２６Ａが形成されている。連通口２６Ａは、バッテリ室３０と電気機器室２８との間を連通させ、バッテリ室３０に導入された冷却風を、電気機器室２８内に流入させる。

　隔壁２７は、仕切り部材２５の前側に位置して旋回フレーム７上に設けられている。図５および図７に示すように、隔壁２７は、上下方向および前後方向に延びる板体により形成され、運転席１０の右側に配置されている。隔壁２７は、仕切り部材２５の左側から前方に延び、運転席１０と油圧機器室２９との間を仕切っている。

　電気機器室２８は、仕切り部材２５の後側で、かつ第２の仕切り部材２６の右側に位置して外装カバー２０内に形成されている。即ち、電気機器室２８は、仕切り部材２５と、第２の仕切り部材２６と、右後外装カバー２３とによって囲まれた空間として形成され、上部旋回体４の右後側に配置されている。電気機器室２８内には、電動モータ１５、インバータ１６等の電気機器と、後述する電気機器冷却装置３１が収容されている。

　油圧機器室２９は、仕切り部材２５の前側で、かつ隔壁２７の右側に位置して外装カバー２０内に形成されている。即ち、油圧機器室２９と電気機器室２８とは、仕切り部材２５によって互いに独立した２つの空間に仕切られている。油圧機器室２９は、仕切り部材２５と、隔壁２７と、右前外装カバー２４とによって囲まれた空間として形成され、上部旋回体４の右前側に配置されている。油圧機器室２９内には、油圧ポンプ１７、オイルタンク１８等の油圧機器と、後述する油圧機器冷却装置３５が収容されている。

　バッテリ室３０は、第２の仕切り部材２６の左側で、かつ仕切り部材２５の後側に位置して外装カバー２０内に形成されている。即ち、バッテリ室３０と電気機器室２８との間には、第２の仕切り部材２６が設けられ、バッテリ室３０は、電気機器室２８および油圧機器室２９から独立した空間となっている。バッテリ室３０は、運転席台座９と、カウンタウエイト１４と、左後外装カバー２１と、第２の仕切り部材２６とによって囲まれた空間として形成され、上部旋回体４の中央後側に配置されている。バッテリ室３０内には、電源となるバッテリ１９が収容されている。

　電気機器冷却装置３１は、電動モータ１５、インバータ１６と共に電気機器室２８内に配置されている。電気機器冷却装置３１は、ラジエータ３２と、冷却水ポンプ３３と、電気機器冷却ファン３４とを含んで構成されている。ラジエータ３２は、第２の仕切り部材２６の連通口２６Ａに対応する位置に配置されている。即ち、ラジエータ３２は、連通口２６Ａを覆うように配置され、バッテリ室３０から連通口２６Ａを通じて電気機器室２８内に流入する冷却風が直接的に供給（通過）されるようになっている。ラジエータ３２は、冷却水ポンプ３３によって電動モータ１５およびインバータ１６のウォータジャケット（いずれも図示せず）を循環する冷却水の熱を、電気機器室２８内に流入する冷却風により放熱し、電動モータ１５およびインバータ１６を冷却する。

　冷却水ポンプ３３は、ブラケット等（図示せず）を介して仕切り部材２５に支持され、電動モータ１５よりも上側で、かつ電気機器冷却ファン３４よりも下側に配置されている。冷却水ポンプ３３は、電動モータ１５およびインバータ１６のウォータジャケット（いずれも図示せず）に接続され、このウォータジャケットに冷却水を循環させる。電気機器冷却ファン３４は、ラジエータ３２のうち第２の仕切り部材２６とは反対側の面に取付けられている。電気機器冷却ファン３４は、例えば電動ファンからなり、第２の仕切り部材２６の連通口２６Ａを通じて電気機器室２８内に冷却風を導入する。

　ここで、図７に示すように、電動モータ１５、インバータ１６および冷却水ポンプ３３は、電気機器室２８の内部で電気機器冷却ファン３４と対面（正対）する領域から外れた（対面しない）領域内に配置されている。これにより、電気機器冷却ファン３４によって電気機器室２８内に流入した冷却風が、電動モータ１５、インバータ１６および冷却水ポンプ３３に直接的に衝突することがない。これにより、電気機器室２８内に流入した冷却風は、後述の電気機器室冷却風排出口４２に向けて円滑に流通する。

　油圧機器冷却装置３５は、油圧ポンプ１７、オイルタンク１８と共に油圧機器室２９内に配置されている。油圧機器冷却装置３５は、オイルクーラ３６と、油圧機器冷却ファン３７とを含んで構成されている。オイルクーラ３６は、オイルタンク１８の外側面１８Ａのうち凹窪部１８Ｂに対応する部位に隙間Ｇをもって対面し、右前外装カバー２４の右前下カバー２４Ａと左右方向で対面している（図８参照）。オイルクーラ３６は、油圧アクチュエータからオイルタンク１８に戻る戻り油（作動油）の熱を、油圧機器冷却ファン３７による冷却風中に放熱し、作動油を冷却する。

　油圧機器冷却ファン３７は、オイルクーラ３６を挟んでオイルタンク１８とは反対側に取付けられ、オイルクーラ３６と右前外装カバー２４（右前下カバー２４Ａ）との間に配置されている。油圧機器冷却ファン３７は、例えば電動ファンからなり、後述のフレーム側油圧機器室冷却風導入口３９およびカバー側油圧機器室冷却風導入口４１を通じて油圧機器室２９内に冷却風を導入する。このように、オイルクーラ３６は、オイルタンク１８の外側面１８Ａに隙間Ｇをもって対面した状態で配置され、油圧機器冷却ファン３７は、オイルクーラ３６を挟んでオイルタンク１８とは反対側に設けられている。これにより、油圧機器冷却ファン３７によって油圧機器室２９内に導入された冷却風の一部は、オイルタンク１８の外側面１８Ａに沿って流れ、後述の油圧機器室冷却風排出口４３を通じて外部に排出される構成となっている。

　フレーム側電気機器室冷却風導入口３８は、旋回フレーム７に設けられ、バッテリ室３０に開口している。図３に示すように、フレーム側電気機器室冷却風導入口３８は、旋回フレーム７の底板７Ａに形成された中央導入口３８Ａと、左アンダカバー７Ｍに設けられた左側導入口３８Ｂとを有している。中央導入口３８Ａは、旋回フレーム７の横板７Ｇよりも後側に配置され、バッテリ取付枠７Ｈによって取り囲まれている。従って、中央導入口３８Ａはバッテリ１９の下方に開口し、左側導入口３８Ｂはバッテリ１９の左側に開口している。

　電気機器冷却ファン３４が作動することにより、中央導入口３８Ａおよび左側導入口３８Ｂを通じて外気がバッテリ室３０内に導入される。この外気は、冷却風となってバッテリ１９に供給されると共に、第２の仕切り部材２６の連通口２６Ａを通じて電気機器室２８内に導入され、ラジエータ３２に供給される。

　フレーム側油圧機器室冷却風導入口３９は、旋回フレーム７の右アンダカバー７Ｎに設けられ、油圧機器室２９に開口している。フレーム側油圧機器室冷却風導入口３９は、オイルクーラ３６の下側に開口する前側導入口３９Ａと、油圧ポンプ１７の下側に開口する後側導入口３９Ｂとを有している。油圧機器冷却ファン３７が作動することにより、前側導入口３９Ａおよび後側導入口３９Ｂを通じて外気が油圧機器室２９内に導入される。この外気は、冷却風となって油圧ポンプ１７およびオイルクーラ３６に供給される。

　カバー側電気機器室冷却風導入口４０は、左後外装カバー２１に設けられ、バッテリ室３０に開口している（図２参照）。従って、電気機器冷却ファン３４が作動することにより、カバー側電気機器室冷却風導入口４０を通じて外気がバッテリ室３０内に導入される。この外気は、冷却風となってバッテリ１９に供給されると共に、第２の仕切り部材２６の連通口２６Ａを通じて電気機器室２８内に導入され、ラジエータ３２に供給される。

　カバー側油圧機器室冷却風導入口４１は、右前外装カバー２４を構成する右前下カバー２４Ａの前面に設けられている（図１参照）。カバー側油圧機器室冷却風導入口４１は、右前下カバー２４Ａの前面のうち、旋回フレーム７の右縦板７Ｃとが交わる角部の近くに形成され、油圧機器室２９に開口している。また、カバー側油圧機器室冷却風導入口４１は、スイングシリンダ６Ｅのロッドが挿通されるロッド挿通孔を兼ねている。従って、油圧機器冷却ファン３７が作動することにより、カバー側油圧機器室冷却風導入口４１を通じて外気が油圧機器室２９内に導入され、この外気は、冷却風となって油圧ポンプ１７およびオイルクーラ３６に供給される。

　電気機器室冷却風排出口４２は、右後外装カバー２３に上下方向に間隔をもって複数個（例えば３個）設けられ、電気機器室２８に開口している（図１参照）。電気機器冷却ファン３４によってバッテリ室３０から電気機器室２８に導入された冷却風は、ラジエータ３２等に供給された後、電気機器室冷却風排出口４２を通じて上部旋回体４の外部に排出される。

　油圧機器室冷却風排出口４３は、右前外装カバー２４の右前下カバー２４Ａに設けられ、油圧機器冷却ファン３７と対面する位置で、油圧機器室２９に開口している。油圧機器冷却ファン３７によって油圧機器室２９に導入された冷却風は、オイルクーラ３６等に供給された後、油圧機器室冷却風排出口４３を通じて上部旋回体４の外部に排出される。

　実施形態による電動式油圧ショベル１は、上述の如き構成を有するもので、以下、その作動について説明する。

　電動式油圧ショベル１を用いて掘削作業等を行う場合には、オペレータが運転席１０に座り、電動モータ１５を作動させることにより、油圧ポンプ１７を駆動させる。この状態で、オペレータが走行用レバー・ペダル１１を操作することにより、電動式油圧ショベル１を作業現場まで走行させる。電動式油圧ショベル１が作業現場まで移動した後には、オペレータが作業用操作レバー１２を操作することにより、上部旋回体４を旋回させつつ作業装置６によって土砂等の掘削作業を行うことができる。

　電動式油圧ショベル１の作動時には、電気機器冷却ファン３４および油圧機器冷却ファン３７が同時に回転駆動される。電気機器冷却ファン３４が回転すると、旋回フレーム７に設けられたフレーム側電気機器室冷却風導入口３８（底板７Ａに形成された中央導入口３８Ａおよび左アンダカバー７Ｍに形成された左側導入口３８Ｂ）と、左後外装カバー２１に設けられたカバー側電気機器室冷却風導入口４０とを通じて、バッテリ室３０内に外気が導入される。バッテリ室３０内に導入された外気は、冷却風となってバッテリ１９の周囲を流れることにより、バッテリ１９を冷却する。しかも、第２の仕切り部材２６は、バッテリ室３０に収容されたバッテリ１９に対し、電気機器室２８に収容された電気機器からの熱を遮蔽する。この結果、バッテリ１９を効率良く冷却することができ、バッテリ１９の寿命を延ばすことができる。

　バッテリ室３０内でバッテリ１９を冷却した冷却風は、第２の仕切り部材２６の連通口２６Ａを通じて電気機器室２８内に流入する。第２の仕切り部材２６には、連通口２６Ａを覆うようにラジエータ３２が設けられている。従って、電気機器室２８内に流入する冷却風の多くを直接的にラジエータ３２に供給することができる。ラジエータ３２は、冷却水ポンプ３３によって電動モータ１５およびインバータ１６のウォータジャケットを循環する冷却水の熱を、電気機器室２８内に流入する大量の冷却風中に放熱する。これにより、電動モータ１５およびインバータ１６を冷却することができる。このように、バッテリ室３０に収容されたバッテリ１９と、電気機器室２８に収容された電動モータ１５およびインバータ１６等の電気機器とを、電気機器冷却ファン３４による冷却風によって一緒に効率良く冷却することができる。

　電気機器室２８内に流入した冷却風は、ラジエータ３２に供給された後、電動モータ１５、インバータ１６、冷却水ポンプ３３等の周囲を通過することにより、これらを外側から冷却する。電動モータ１５、インバータ１６、冷却水ポンプ３３等の周囲を通過した冷却風は、右後外装カバー２３に設けられた電気機器室冷却風排出口４２を通じて、上部旋回体４の外部に排出される。ここで、電動モータ１５、インバータ１６および冷却水ポンプ３３は、電気機器冷却ファン３４とは対面（正対）しない領域内に配置されている。従って、電気機器室２８内に流入した冷却風は、電動モータ１５、インバータ１６および冷却水ポンプ３３に直接的に衝突することなく、円滑に電気機器室冷却風排出口４２へと流れる。この結果、電動モータ１５、インバータ１６等によって暖められた冷却風が、電気機器室２８内に滞留するのを防止することができ、電動モータ１５、インバータ１６等の冷却効率を高めることができる。

　一方、油圧機器冷却ファン３７が回転すると、旋回フレーム７に設けられたフレーム側油圧機器室冷却風導入口３９（右アンダカバー７Ｎに形成された前側導入口３９Ａおよび後側導入口３９Ｂ）と、右前外装カバー２４の右前下カバー２４Ａに設けられたカバー側油圧機器室冷却風導入口４１とを通じて、油圧機器室２９内に外気（冷却風）が導入される。図８に示すように、油圧機器室２９内に導入された冷却風の流通経路は、オイルクーラ３６に供給される流通経路Ｆ１と、オイルタンク１８および油圧ポンプ１７の周囲を流れる流通経路Ｆ２とに大別される。

　流通経路Ｆ１を流れる冷却風は、オイルクーラ３６を通過した後、右後外装カバー２３に設けられた油圧機器室冷却風排出口４３を通じて、上部旋回体４の外部に排出される。このとき、オイルクーラ３６は、油圧アクチュエータからオイルタンク１８に戻る戻り油（作動油）の熱を、オイルクーラ３６を通過する冷却風中に放熱する。これにより、オイルタンク１８に戻る作動油を冷却することができる。また、流通経路Ｆ２を流れる冷却風は、オイルタンク１８および油圧ポンプ１７の周囲を流れてこれらを冷却し、オイルクーラ３６から油圧機器室冷却風排出口４３を通じて上部旋回体４の外部に排出される。これにより、オイルタンク１８、油圧ポンプ１７を外側から冷却することができる。

　ここで、オイルクーラ３６は、オイルタンク１８の凹窪部１８Ｂの外側面１８Ａに隙間Ｇをもって対面させて配置されている。また、油圧機器冷却ファン３７は、オイルクーラ３６を挟んでオイルタンク１８とは反対側に取付けられている。これにより、流通経路Ｆ１を流れる冷却風の一部は、オイルタンク１８の外側面１８Ａに沿って流れ、油圧機器室冷却風排出口４３を通じて外部に排出されるので、オイルタンク１８を効率良く冷却することができる。

　かくして、本実施形態による電動式油圧ショベル１は、前側に作業装置６が取付けられた旋回フレーム７と、旋回フレーム７上に設けられた運転席１０と、運転席１０から上部旋回体４の左右方向の一側に離間して旋回フレーム７上に設けられ、電源からの給電により作動する電動モータ１５と、電動モータ１５によって駆動され作業装置６に作動油を供給する油圧ポンプ１７と、作業装置６に供給される作動油を貯溜するオイルタンク１８と、電動モータ１５およびインバータ１６を含む電気機器と油圧ポンプ１７およびオイルタンク１８を含む油圧機器とを覆って旋回フレーム７に設けられた外装カバー２０とを備えている。旋回フレーム７には、外装カバー２０の内部を前記電気機器が収容される電気機器室２８と前記油圧機器が収容される油圧機器室２９とに仕切る仕切り部材２５が設けられ、電気機器室２８には、電気機器冷却ファン３４を有し前記電気機器を冷却する電気機器冷却装置３１が設けられ、油圧機器室２９には、油圧機器冷却ファン３７を有し前記油圧機器を冷却する油圧機器冷却装置３５が設けられている。

　この構成によれば、電気機器室２８に収容された電気機器は、電気機器冷却装置３１によって冷却され、油圧機器室２９に収容された油圧機器は、油圧機器冷却装置３５によって冷却される。従って、電動モータ１５およびインバータ１６を含む電気機器の使用温度帯と、油圧ポンプ１７およびオイルタンク１８を含む油圧機器の使用温度帯とが異なる場合でも、これら電気機器と油圧機器とを、互いに異なる電気機器冷却装置３１と油圧機器冷却装置３５とによって個別に冷却することができる。この結果、電動モータ１５およびインバータ１６を含む電気機器と、油圧ポンプ１７およびオイルタンク１８を含む油圧機器とを、それぞれ適正な使用温度帯で使用することができ、電動式油圧ショベル１の信頼性を高めることができる。

　実施形態では、旋回フレーム７には、電気機器冷却ファン３４によって電気機器室２８に冷却風を導入するフレーム側電気機器室冷却風導入口３８と、油圧機器冷却ファン３７によって油圧機器室２９に冷却風を導入するフレーム側油圧機器室冷却風導入口３９とが設けられ、外装カバー２０には、電気機器冷却ファン３４によって電気機器室２８に冷却風を導入するカバー側電気機器室冷却風導入口４０と、油圧機器冷却ファン３７によって油圧機器室２９に冷却風を導入するカバー側油圧機器室冷却風導入口４１と、電気機器室２８に導入された冷却風を外部に排出する電気機器室冷却風排出口４２と、油圧機器室２９に導入された冷却風を外部に排出する油圧機器室冷却風排出口４３とが設けられている。この構成によれば、フレーム側電気機器室冷却風導入口３８とカバー側電気機器室冷却風導入口４０とを通じて、電気機器室２８内に大量の冷却風を供給することができ、電気機器を効率良く冷却することができる。また、フレーム側油圧機器室冷却風導入口３９とカバー側油圧機器室冷却風導入口４１とを通じて、油圧機器室２９内に大量の冷却風を供給することができ、油圧機器を効率良く冷却することができる。

　実施形態では、旋回フレーム７には、運転席１０の後側に位置して電源を構成するバッテリ１９が搭載され、電気機器室２８は仕切り部材２５の後側に形成され、油圧機器室２９は仕切り部材２５の前側に形成され、仕切り部材２５の後側には、バッテリ１９が収容されるバッテリ室３０が設けられており、バッテリ室３０と電気機器室２８との間には、第２の仕切り部材２６が設けられている。この構成によれば、第２の仕切り部材２６は、バッテリ室３０に収容されたバッテリ１９に対し、電気機器室２８に収容された電気機器からの熱を遮蔽する。これにより、バッテリ１９を効率良く冷却することができ、バッテリ１９の寿命を延ばすことができる。

　実施形態では、第２の仕切り部材には、電気機器室２８とバッテリ室３０との間を連通させる連通口２６Ａが設けられ、電気機器冷却ファン３４による冷却風は、連通口２６Ａを通じてバッテリ室３０から電気機器室２８に流入する。この構成によれば、バッテリ室３０に収容されたバッテリ１９と、電気機器室２８に収容された電動モータ１５およびインバータ１６等の電気機器とを、電気機器冷却ファン３４による冷却風によって一緒に効率良く冷却することができる。

　実施形態では、電気機器室２８には、電動モータ１５の駆動電圧を制御するインバータ１６が設けられ、電気機器冷却装置３１は、電気機器冷却ファン３４と、前記電気機器を冷却する冷却水を循環させる冷却水ポンプ３３と、冷却水ポンプ３３によって循環する冷却水の熱を電気機器冷却ファン３４からの冷却風により放熱するラジエータ３２とを含んで構成され、電動モータ１５、インバータ１６および冷却水ポンプ３３は、電気機器室２８の内部で電気機器冷却ファン３４と対面する領域から外れた領域内に配置されている。この構成によれば、電気機器冷却ファン３４によって電気機器室２８内に流入した冷却風の多くは、電動モータ１５、インバータ１６および冷却水ポンプ３３に直接的に衝突することなく、電気機器室冷却風排出口４２に向けて円滑に流通する。この結果、電動モータ１５、インバータ１６等によって暖められた冷却風が電気機器室２８内に滞留するのを防止することができ、電動モータ１５、インバータ１６等の冷却効率を高めることができる。

　実施形態では、油圧機器冷却装置３５は、油圧機器冷却ファン３７による冷却風が供給されることによりオイルタンク１８に戻る作動油を冷却するオイルクーラ３６を備え、オイルクーラ３６は、オイルタンク１８の外側面１８Ａに隙間Ｇをもって対面させて配置し、油圧機器冷却ファン３７は、オイルクーラ３６を挟んでオイルタンク１８とは反対側に設けられている。この構成によれば、油圧機器室２９に導入された冷却風の一部は、オイルタンク１８の外側面１８Ａに沿って流れ、油圧機器室冷却風排出口４３を通じて外部に排出されるので、オイルタンク１８を効率良く冷却することができる。

　なお、実施形態では、運転席１０の上側を覆うキャノピ１３を備えた電動式油圧ショベル１を例示している。しかし、本発明はこれに限らず、キャノピ１３に代えて、内部に運転席を収容するキャブを備える構成としてもよい。

　また、実施形態では、車体フレームとして旋回フレーム７を備えた電動式油圧ショベル１を例示している。しかし、本発明はこれに限らず、旋回動作を行わない車体フレームを備える構成としてもよい。

　さらに、実施形態では、クローラ式の下部走行体２を備えた電動式油圧ショベル１を例示している。しかし、本発明はこれに限らず、例えばホイール式の下部走行体を備えた電動式油圧ショベル等の他の電動式建設機械にも適用することができる。

　１　電動式油圧ショベル
　２　下部走行体（車体）
　４　上部旋回体（車体）
　６　作業装置
　７　旋回フレーム（車体フレーム）
　１０　運転席
　１５　電動モータ（電機機器）
　１６　インバータ（電機機器）
　１７　油圧ポンプ（油圧機器）
　１８　オイルタンク（油圧機器）
　１８Ａ　外側面
　１９　バッテリ（電源）
　２０　外装カバー
　２５　仕切り部材
　２６　第２の仕切り部材
　２７　隔壁
　２８　電気機器室
　２９　油圧機器室
　３１　電気機器冷却装置
　３２　ラジエータ
　３３　冷却水ポンプ
　３４　電気機器冷却ファン
　３５　油圧機器冷却装置
　３６　オイルクーラ
　３７　油圧機器冷却ファン
　３８　フレーム側電気機器室冷却風導入口
　３９　フレーム側油圧機器室冷却風導入口
　４０　カバー側電気機器室冷却風導入口
　４１　カバー側油圧機器室冷却風導入口
　４２　電気機器室冷却風排出口
　４３　油圧機器室冷却風排出口
　Ｇ　隙間

Claims

　自走可能な車体と、前記車体に設けられた作業装置とを有し、
　前記車体は、前側に前記作業装置が取付けられた車体フレームと、
　前記車体フレーム上に設けられた運転席と、
　前記運転席から前記車体の左右方向の一側に離間して前記車体フレーム上に設けられ、電源からの給電により作動する電動モータと、
　前記電動モータによって駆動され前記作業装置に作動油を供給する油圧ポンプと、
　前記作業装置に供給される作動油を貯溜するオイルタンクと、
　前記電動モータを含む電気機器と前記油圧ポンプおよび前記オイルタンクを含む油圧機器とを覆って前記車体フレームに設けられた外装カバーとを備えてなる電動式建設機械において、
　前記車体フレームには、前記外装カバーの内部を前記電気機器が収容される電気機器室と前記油圧機器が収容される油圧機器室とに仕切る仕切り部材が設けられ、
　前記電気機器室には、電気機器冷却ファンを有し前記電気機器を冷却する電気機器冷却装置が設けられ、
　前記油圧機器室には、油圧機器冷却ファンを有し前記油圧機器を冷却する油圧機器冷却装置が設けられていることを特徴とする電動式建設機械。
　前記車体フレームには、前記電気機器冷却ファンによって前記電気機器室に冷却風を導入するフレーム側電気機器室冷却風導入口と、前記油圧機器冷却ファンによって前記油圧機器室に冷却風を導入するフレーム側油圧機器室冷却風導入口とが設けられ、
　前記外装カバーには、前記電気機器冷却ファンによって前記電気機器室に冷却風を導入するカバー側電気機器室冷却風導入口と、前記油圧機器冷却ファンによって前記油圧機器室に冷却風を導入するカバー側油圧機器室冷却風導入口と、前記電気機器室に導入された冷却風を外部に排出する電気機器室冷却風排出口と、前記油圧機器室に導入された冷却風を外部に排出する油圧機器室冷却風排出口とが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電動式建設機械。
　前記車体フレームには、前記運転席の後側に位置して前記電源を構成するバッテリが搭載され、
　前記電気機器室は前記仕切り部材の後側に形成され、
　前記油圧機器室は前記仕切り部材の前側に形成され、
　前記仕切り部材の後側には、前記バッテリが収容されるバッテリ室が設けられており、前記バッテリ室と前記電気機器室との間には、第２の仕切り部材が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電動式建設機械。
　前記第２の仕切り部材には、前記電気機器室と前記バッテリ室との間を連通させる連通口が設けられ、
　前記電気機器冷却ファンによる冷却風は、前記連通口を通じて前記バッテリ室から前記電気機器室に流入することを特徴とする請求項３に記載の電動式建設機械。
　前記電気機器室には、前記電動モータの駆動電圧を制御するインバータが設けられ、
　前記電気機器冷却装置は、前記電気機器冷却ファンと、前記電気機器を冷却する冷却水を循環させる冷却水ポンプと、前記冷却水ポンプによって循環する冷却水の熱を前記電気機器冷却ファンからの冷却風により放熱するラジエータとを含んで構成され、
　前記電動モータ、前記インバータおよび前記冷却水ポンプは、前記電気機器室の内部で前記電気機器冷却ファンと対面する領域から外れた領域内に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電動式建設機械。
　前記油圧機器冷却装置は、前記油圧機器冷却ファンによる冷却風が供給されることにより前記オイルタンクに戻る作動油を冷却するオイルクーラを備え、
　前記オイルクーラは、前記オイルタンクの外側面に隙間をもって対面させて配置し、
　前記油圧機器冷却ファンは、前記オイルクーラを挟んで前記オイルタンクとは反対側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電動式建設機械。